线程饥饿死锁

博客内容指出,在一个单线程Executor中,当提交依赖性任务如“渲染页头”和“渲染页尾”时,可能导致死锁。原因是RenderPageTask任务阻塞等待其子任务footer和header的结果,但线程池只执行一个任务,子任务无法运行,从而引发线程饥饿死锁。解决方法包括扩大线程池规模或避免使用可能导致这种依赖性的任务调度方式。
/**
 * 线程饥饿死锁——在单线程Executor中发生死锁
 */
public class ThreaDeadLock {
        //单线程Executor
	ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();
	
	class RenderPageTask implements Callable<String>{

		@Override
		public String call() throws Exception {
			Future<String> header,footer;
			header = exec.submit(new Callable<String>(){
				@Override
				public String call() throws Exception {
					System.out.println("---渲染头部---");
					Thread.sleep(200);
					return "页头";
				}
				
			});
			footer = exec.submit(new Callable<String>(){

				@Override
				public String call() throws Exception {
					System.out.println("---渲染页脚---");
					Thread.sleep(200);
					return null;
				}
				
			});
			String page = renderBody();
			return header.get()+page+footer.get();
		}

		private String renderBody() throws InterruptedException {
			System.out.println("---渲染Body---");
			Thread.sleep(200);
			return null;
		}
		
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
		ThreaDeadLock d = new ThreaDeadLock();
		Future<String> result = d.exec.submit(d.new RenderPageTask());
		System.out.println("---结果:---"+result.get());
	}
}

运行结果:可以看到当提交了依赖性任务“渲染页头”以及“渲染页尾”后发生了死锁

原因:在RenderPageTask中有两个子任务footer和header,当在main函数中提交RenderPageTask任务到线程池时,实际上提交了3个任务,但由于线程池是单线程的Executor,每次只会执行一个任务,而RenderPageTask会阻塞等待两个子任务的结果返回,但两个子任务得不到线程来运行,就会阻塞,所以就会产生死锁。

小结:在上面代码中由于使用单线程的Executor,所以会经常发生死锁。同样,如果线程池不够大,那么当多个任务通过栅栏机制来彼此协调时,将导致线程饥饿死锁。(摘自Java并发编程实战第8章)

为了避免线程饥饿问题,可以采取多种技术和策略,确保系统中的线程能够公平地获取资源并执行。以下是一些常见的方法: ### 1. 线程优先级的合理设置 线程优先级可以影响线程调度器分配 CPU 时间的方式。然而,线程优先级并不是绝对的,并且不同操作系统对优先级的支持可能有所不同。因此,避免过度依赖线程优先级来解决饥饿问题。合理设置优先级,确保高优先级任务不会长时间占用资源,同时允许低优先级任务有机会执行。 ### 2. 使用公平锁机制 在 Java 中,可以通过使用 `ReentrantLock` 的公平模式来确保线程按照请求锁的顺序获得锁,从而避免某些线程因长期无法获取锁而产生饥饿问题。公平锁会牺牲一定的性能,但能提供更好的公平性。 ```java ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // true 表示公平锁 ``` ### 3. 线程池的合理配置 线程池的配置对于避免线程饥饿至关重要。可以通过调整线程池的大小,确保有足够的线程来处理任务。例如,将线程池的大小从默认的 2 增加到 3,可以避免某些线程因等待资源而产生饥饿问题[^1]。 ```java ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3); ``` 此外,选择合适的线程池类型(如 `CachedThreadPool`、`FixedThreadPool` 或 `ScheduledThreadPool`)也非常重要,以适应不同的任务需求。 ### 4. 避免长时间阻塞操作 长时间阻塞操作可能导致线程无法及时释放资源,从而引发其他线程饥饿问题。可以通过以下方式减少阻塞时间: - 使用非阻塞 I/O 操作。 - 限制等待时间,例如使用 `tryLock()` 方法而不是 `lock()` 方法。 - 将耗时操作拆分为多个小任务,以便其他线程有机会执行。 ### 5. 使用线程调度策略 某些操作系统和 JVM 提供了特定的线程调度策略,例如时间片轮转(Round Robin)调度算法。这些策略可以确保每个线程都有机会执行,避免某些线程因调度器偏好而长期得不到执行。 ### 6. 避免死锁和资源竞争 死锁和资源竞争是导致线程饥饿的常见原因。可以通过以下方式减少死锁和资源竞争的可能性: - 确保资源请求顺序一致,避免循环依赖。 - 使用超时机制,防止线程无限期等待资源。 - 尽量减少共享资源的使用,改用线程本地变量(如 `ThreadLocal`)。 ### 7. 使用工作窃取(Work Stealing)机制 在 Java 8 及更高版本中,`ForkJoinPool` 提供了工作窃取机制,允许空闲线程从其他线程的任务队列中“窃取”任务执行。这种机制可以有效减少线程饥饿问题,提高系统的整体吞吐量。 ```java ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(); ``` ### 8. 定期监控和调优 通过监控线程的状态和性能指标(如 CPU 使用率、线程等待时间等),可以及时发现并解决潜在的饥饿问题。可以使用工具如 JVisualVM 或 JProfiler 来分析线程行为。 ---
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